PLC日常維護與檢測方法

朱敬軒

摘 ?要：從PLC可編程控制器的日常教學和使用中分析總結(jié)出PLC可編程控制器的日常維護和檢查方法，保證設(shè)備能夠正常運行和使用，教學活動順利進行?；跈C電一體化專業(yè)、電氣控制專業(yè)的需求，兼顧學生能夠參加技能大賽的需求，應(yīng)用亞龍YL-235A型機電一體化實訓裝置和機電一體化設(shè)備的組裝與調(diào)試設(shè)備，從開展電氣安裝與調(diào)試和機電一體化理實一體化教學實踐中獲得文章的教學研究。

關(guān)鍵詞：PLC;維護;故障;檢測

中圖分類號：TH-39 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2020）28-0137-02

Abstract： From the daily teaching and use of PLC programmable controller analysis summed up the PLC programmable controller daily maintenance and inspection methods， to ensure the normal operation and use of equipment， teaching activities smoothly. Based on the demand of the professional mechanical and electrical integration， electrical control， balancing the needs of students to attend skills contest， application of YL-235A electromechanical integration training equipment and electromechanical integration equipment assembly and debugging equipment， electrical installation and debugging and electromechanical integration from the manage real integration teaching practice in teaching and research of this paper.

Keywords： PLC; maintenance; fault; detection

引言

隨著工業(yè)4.0時代的到來，中國制造2025計劃有力推動我國工業(yè)化和現(xiàn)代化進程，而PLC可編程控制器則是以計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動控制原理技術(shù)、通信科學技術(shù)為基礎(chǔ)的新一代工業(yè)控制裝置，隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，PLC可編程控制器得到了迅速的發(fā)展，在各行各業(yè)也得到了廣泛應(yīng)用。至今，PLC可編程控制器在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于電力、物聯(lián)網(wǎng)、交通運輸、汽車、石油、化工、機械制造、建材、環(huán)保、文化娛樂等各個行業(yè)。而PLC可編程控制器是用于工業(yè)生產(chǎn)和自動化集中控制中使用比例非常高的設(shè)備，例如底層控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和控制。通常使用的PLC可編程控制器不需要附加很多外接的硬件設(shè)備，就能在工業(yè)環(huán)境中直接使用。然而，當生產(chǎn)過程中遇到非常強電磁干擾、惡劣的極端環(huán)境或安裝過程中使用不當?shù)仍?，就會干擾程序執(zhí)行結(jié)果或?qū)е逻\算出錯，因此在日常使用過程中應(yīng)格外注意日常維護與檢測。而PLC可編程控制器的控制大致可以從開關(guān)量的邏輯控制、過程控制、運動控制、模擬量控制、數(shù)據(jù)處理、通信及聯(lián)網(wǎng)等幾個方面應(yīng)用。

1 工作環(huán)境要求

1.1 工作溫度的要求

PLC可編程控制器所允許工作溫度在0～60℃之間，所以在安裝使用時不能放在大的發(fā)熱元件的附近或下面，并且要求周圍環(huán)境散熱通風條件要足夠好。一般室內(nèi)工作溫度要求長期保持在常溫25℃左右。因為工作溫度過高會導(dǎo)致PLC可編程控制器內(nèi)部元件性能降低、影響PLC的正常運行。特別會由于CPU的“電子遷移”現(xiàn)象來影響PLC可編程控制器的使用壽命。若溫度偏低，控制系統(tǒng)也不能正?？刂?，模擬回路的穩(wěn)定性、安全性也會降低。所以要求使用PLC可編程控制器的場所都要加裝溫度控制系統(tǒng)或者安裝空調(diào)，并注意設(shè)備的日常運行檢查。

1.2 工作濕度的要求

為了保證PLC可編程控制器的絕緣性能，空氣的相對濕度應(yīng)在5%～85%之間。因為在周圍環(huán)境濕度較大時，空氣中的水分可通過PCB板上的導(dǎo)線或IC的金屬表面腐蝕PLC的電路部分，引起電路內(nèi)部元件的接觸不良，使其絕緣性能加速老化;還會因電離或浪涌電壓而引起短路。在周圍環(huán)境干燥的情況下，會導(dǎo)致因靜電而擊穿CMOS電路的情況發(fā)生。

1.3 工作環(huán)境的要求

為了保證PLC可編程控制器能夠長期運行使用，應(yīng)該使PLC遠離強磁、強震、防腐干擾源。當工作在周圍有強震干擾時，必須加裝減震保護措施，如加裝減震器或減震膠等。當周圍環(huán)境有強烈的腐蝕的有害氣體時，應(yīng)該加裝隔離、過濾保護。

1.4 工作電源

供電電源質(zhì)量的好壞直接影響著PLC可編程控制器的長期可靠的運行，一般電器設(shè)計使用時都滿足額定工作電壓±10%電壓波動的影響。因為電壓的頻繁波動會加快電壓模塊電子元件的老化，電源模塊一般都加裝穩(wěn)壓電路。對于PLC的控制系統(tǒng)，若經(jīng)常出現(xiàn)程序執(zhí)行錯誤，應(yīng)首先考慮電壓模塊是否有供電質(zhì)量問題。PLC所使用的電源線都有一定抗干擾的能力，但在要求電源的可靠性、穩(wěn)定性高的場所，必須安裝帶屏蔽層的隔離變壓器來減少設(shè)備與地之間的干擾。而PLC的電源輸入端接AC220V，是為了給PLC提供運行電源，PLC輸出電源端口一般為24V，是PLC自帶的電源輸出，CPU電池的電壓正常情況下為3V。若電源有故障，則LED燈會有顯示，用萬用表檢測后，可確認故障點，做出相應(yīng)的處理，如更換電源線或插座或調(diào)整電源范圍。

2 PLC的輸入與輸出

PLC本身具有比較完善的保護功能，如果現(xiàn)場環(huán)境過于惡劣，則很容易造成輸入輸出點的損壞，或?qū)敵龆蓑?qū)動的負載產(chǎn)生干擾。輸入輸出模塊是直接與外部設(shè)備連接的部件，大多數(shù)情況下都是由于外部原因造成的損壞，如果不及時查明故障原因，對PLC的危害很大。

從外觀看，PLC可編程控制器有上下兩排依次錯開的輸入輸出端的接線端子每一個端子都有對應(yīng)的指示燈，看起來像一個實體的盒子。如果不看對應(yīng)的原理圖來檢查故障部分，故障點查找起來非常困難，耗時也長。為了方便快捷的解決問題，可根據(jù)電氣原理圖繪制一張表格圖，標清楚PLC可編程控制器的每一個輸入輸出端，并編寫編號，寫出每個端子的名稱或英文縮寫，貼在設(shè)備的控制臺或控制柜上。有了這張輸入輸出表格圖，對于了解操作過程或熟悉梯形圖的電氣維護人員方便展開檢修，即使不帶圖紙，也能輕松應(yīng)對解決問題。常見的故障點有編號輸入不通斷、輸入動作指示燈不顯示、輸出不通斷、輸出不規(guī)則的通斷、接線端子接觸不良、PLC的接線是否有松動等，采取的措施有更換模塊、修改程序、擰緊螺釘、更換保險絲、采取抗干擾措施。

3 輸入回路的檢測

輸入回路的故障檢測主要有主令電器按鈕是否正常接通斷開、終端限位開關(guān)是否起到終端限位保護作用、線路是否有斷開等情況。故障檢測：讓PLC處于接通電源的狀態(tài)下（這時最好在非運行狀態(tài)，以防止設(shè)備誤動作），PLC對應(yīng)輸入端與COM端短接，按下啟動按鈕或手動接通輸入點，啟動按鈕所接對應(yīng)的PLC輸入端指示燈亮，說明線路無故障正常運行，若指示燈不亮或錯序顯示，則說明線路有故障，可能是啟動按鈕損壞、線路接觸不良或者線路有斷線。

假設(shè)啟動按鈕無故障正常使用，可用萬用表的兩根表筆的其中一根表筆接PLC的輸入端的COM端口上，另外一根表筆接PLC輸入端，若這時PLC指示燈亮，說明所接線路中有故障點;若這時PLC指示燈不亮，則說明PLC輸入端已經(jīng)損壞。輸入回路的檢測利用萬用表就能直觀檢測。

4 輸出回路的檢測

對于繼電器輸出型PLC輸出回路的檢測，通常用指示燈的亮與滅來判斷PLC的輸出回路的故障。當PLC處于運行的情況下，可用低壓驗電筆（俗稱電筆）來測量PLC輸出端。若電筆亮，說明電源、線路正常;若電筆不亮，說明故障點在上一級。這時可結(jié)合萬用表來檢測故障。用萬用表的一根表筆接輸出COM端子上，另一根接PLC的輸出端上，若外部設(shè)備無反應(yīng)，說明輸出回路有故障。當電壓為零或接近零，則說明PLC輸出端正常，故障點在外部設(shè)備上。當電壓值較高時，則說明所測量的接觸點的接觸電阻大，已損壞。當指示燈不亮，但對應(yīng)的外部設(shè)備有動作，則說明此輸出點因過載或短路已燒壞。這時應(yīng)把此輸出點的外接線拆下來，再用萬用表電阻檔去測量輸出端與公共端的電阻，若電阻較小，說明此觸點已壞;若電阻無窮大，說明此觸點是好的，應(yīng)是所對應(yīng)的輸出指示燈已壞。[2]

5 程序邏輯檢測

目前，在工業(yè)控制領(lǐng)域使用PLC的越來越多。一般情況下，各種品牌的PLC梯形圖指令都大同小異，如西門子，三菱、國產(chǎn)歐姆龍等。但對于要求高的場合，程序則要求用語言表來寫，如西門子S7-300。通常，在編寫梯形圖時都有中文注釋，以便維護者閱讀。當出現(xiàn)電氣故障時，可以通過梯形圖提示來逐條修改;或用萬用表點測的方法由故障現(xiàn)象判定故障范圍再通過萬用表的測量確定故障點。

6 PLC可編程控制器自身故障檢測

通常，PLC在使用過程中的穩(wěn)定性和可靠性很高，很少出故障，但也有因外部因素導(dǎo)致PLC損壞的情況發(fā)生。PLC的硬件損壞的概率很低，常因短路事故的發(fā)生而損壞，出現(xiàn)硬件故障一般直接采取更換模塊的方式維修。而PLC的輸出繼電器的端點常常會因外部設(shè)備短路故障或負載電流過大造成損傷。因此，PLC在使用過程中，遇到的故障點大部分都在外部設(shè)備上，可以利用萬用表的電壓檔點測或歐姆檔斷電檢測線路的通斷結(jié)合來檢測電氣故障。

7 PLC的通信控制

PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信，使PLC與PLC 之間、PLC與計算機以及其他智能設(shè)備之間能夠進行信息通信的數(shù)據(jù)交換，形成一個統(tǒng)一的有機整體，實現(xiàn)集中分散控制。依靠現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)可以有效地收集、整理、傳送和管理數(shù)據(jù)。PLC可編程控制器大多數(shù)都采用RS-232接口通信，另外有一些支持內(nèi)置的通信協(xié)議的接口技術(shù)。如西門子S7-200的PPI通信方式。PLC的通信協(xié)議還沒有實現(xiàn)相互可以互換操作，不像手機的USB充電線接口已經(jīng)標準化。IEC國際電工委員會規(guī)定了很多種現(xiàn)場總線標準，但每個PLC廠家均有自己的通信協(xié)議標準。而這對自動化控制系統(tǒng)來講，標準化網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議很有必要。

8 結(jié)束語

PLC可編程控制器的日常使用維護是一個十分重要的問題，是保證PLC控制系統(tǒng)能夠正常運行的關(guān)鍵。本文只是對常見問題進行簡單的分析，并給出了相應(yīng)的檢查方法。而在實際工作應(yīng)用中，還要考慮其他因素對PLC的影響，做到定期檢查和日常維護，才能真正保證PLC控制系統(tǒng)的安全、可靠的運行工作。

參考文獻：

[1]王建，趙金周.電氣設(shè)備安裝與維修[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.

[2]楊少光.機電一體化設(shè)備組裝與調(diào)試賽題集[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.

[3]姜麗娜，紀紅，李陸星.電氣控制與PLC技術(shù)應(yīng)用課程課證融合與項目教學教法研究[J].農(nóng)機使用與維修，2020（06）：112-114.